Analysis of mode characteristics for equilateral triangle semiconductor microlasers with imperfect boundaries

The influence of imperfect boundaries on the mode quality factor is investigated for equilateral-triangle-resonator (ETR) semiconductor microlasers by the finite difference time domain technique and the Pade approximation with Baker's algorithm. For 2-D ETR with a refractive index of 3.2 and side length of 5 mum, the confined modes can still have a quality factor of about 1000 as small triangles with side length of 1 mum are cut from the vertices of the ETR. For a deformed 5 mum ETR with round vertices and curve sides, the simulated mode quality factors are comparable to the measured results.

Analysis of mode characteristics for deformed square resonators by FDTD technique

The mode frequencies and quality factors (Q-factors) in two-dimensional (2-D) deformed square resonators are analyzed by finite-difference time-domain (FDTD) technique. The results show that the deformed square cavities with circular and cut corners have larger Q-factors than the perfect ones at certain conditions. For a square cavity with side length of 2 mu m and refractive index of 3.2, the mode Q-factor can increase 13 times as the perfect corners are replaced by a quarter of circle with radius of 0.3 pm. Furthermore the blue shift with the increasing deformations is found as a result of the reduction in effective resonator area. In square cavities with periodic roughness at sidewalls which maintains the symmetry of the square, the Q-factors of the whisperin gallery (WG)-like modes are still one order of magnitude larger that those of non-WG-like modes. However, the Q-tactors of these two types of modes are of the same order in the square cavity with random roughness. We also find that the rectangular and rhombic deformation largely reduce the Q-factors with the increasing offset and cause the splitting of the doubly degenerate modes due to the breaking of certain symmetry properties.

Size tolerance analysis of a 4X4 tapered multimode interference coupler in a silicon-on-insulator structure

Size tolerance of a 4X4 general interference tapered multimode interference (MMI) coupler in a silicon-on-insulator (SOI) structure is investigated by means of a 2-D finite difference beam propagation method (2D-FDBPM), together with an effective refractive index method (EIM). The results show that the tapered multimode interference coupler exhibits relatively larger size tolerance when light is launched from the edgeport than from midport, though it has much better output power uniformity when light is launched from midport. Besides that, it can reduce the device length greatly. The 4X4 general interference tapered MMI coupler has a slightly larger size tolerance compared with a conventional straight multimode interference coupler. (C) 2003 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

氮、磷、钾对膜荚黄芪生长发育及有效成分的影响

目的:研究氮、磷、钾及其配比对膜荚黄芪生长发育及有效成分的影响。方法:通过田间试验,采用氮、磷、钾3因素2次D-饱和最优设计,研究氮、磷、钾及其配比对膜荚黄芪生长及有效成分的影响。结果:施肥促进了膜荚黄芪幼苗的生长,从而为生育后期膜荚黄芪根生长、产量形成及有效成分的累积提供充足的营养基础。氮、磷、钾各元素及其配比明显促进了茎叶及根干物质积累,氮、磷、钾对膜荚黄芪干物质累积总量的影响程度依次为氮>钾>磷;对膜荚黄芪茎叶干物质累积量的影响程度依次为氮>磷>钾;对根干物质累积量的影响程度依次为氮>钾>磷。施肥明显提高了膜荚黄芪根产量,氮、磷、钾对根产量影响程度依次为氮>钾>磷。氮、磷、钾各元素及其配比使黄芪多糖、黄芪甲苷含量明显增加,对总黄酮含量影响不明显。氮、磷、钾对黄芪多糖含量影响程度依次为钾>磷>氮;对黄芪甲苷含量的影响程度依次为氮>钾>磷。结论:氮、钾对膜荚黄芪生长发育,产量形成及多糖,黄芪甲苷含量有重要的影响。根类中药材黄芪的栽培过程中应该注重氮、钾肥的施用,并注意氮、磷、钾的配合施用。

钙钛矿型有机－无机杂化半导体材料的合成及其发光性质的研究

有机-无机钙钛矿型杂化半导体材料结合了有机和无机材料优点，并在分子水平上自组装形成复合材料，具有独特的光、电、磁等性质，在许多领域具有潜在的应用。基于第四主族金属卤化物的杂化钙钛矿是本论文研究的主题，这一类杂化钙钛矿材料是一类独特的半导体材料，其光功能引起人们越来越多的重视。 为此，本论文通过选择不同的有机阳离子配体制备了新型的基于卤化铅的有机－无机杂化钙钛矿结构单晶材料和薄膜，对它们的发光性质进行了研究。利用N-(3-胺基丙基)咪唑和溴化铅在氢溴酸溶液中反应得到了罕见的(110)取向杂化钙钛矿(C6H13N3)2PbBr4 (monoclinic, P21/c)。所得到的杂化钙钛矿在吸收(392 nm)及发射(424 nm)光谱中均存在激子的特征峰。同时，由于N-(3-胺基丙基)咪唑的光活性，得到的杂化材料具有独特的发光性质，在无机层与有机层之间发生了能量传递，使得有机配体的峰位发生红移并且发光强度明显增加。利用CASTEP (Cambridge Serial Total Energy Package) 总能计算软件包对配合物及配体的能带结构进行了计算。结果证明了配体在杂化材料中发光的红移及激子与配体间的能量传递。另外，还发现了一个有机配体2-(2-氨基乙基)硫脲也能够与金属卤化物络合形成(110)取向的有机－无机杂化钙钛矿结构C3H11SN3PbBr4(monoclinic P21/c)，由于有机配体的不同，2-(2-氨基乙基)硫脲构筑的(110)取向杂化钙钛矿结构较N-(3-胺基丙基)咪唑构筑的(110)取向杂化钙钛矿结构有较大程度的扭曲变形，使得它们的发光性质有所不同。 邻-(胺基甲基)吡啶，间-(胺基甲基)吡啶，对-(胺基甲基)吡啶在相同条件下与溴化铅组装，得到0-D [(m-C6H10N2)2PbBr6] (orthorhombic, Pbca), 1-D [(o-C6H10N2)PbBr4] (monoclinic, P21/c), 2-D [p-(C6H10N2)PbBr4] (orthorhombic, Pbca) 等不同维数的溴化铅骨架。其中间-(胺基甲基)吡啶与溴化铅在酸性条件下形成稀有的0-D杂化钙钛矿；邻-(胺基甲基)吡啶在相同条件下形成2-D层状杂化钙钛矿；对-(胺基甲基)吡啶则得到共边八面体组成的一维链。证实了有机配体氢键和空间位阻对无机结构的形成起限制作用。得到的杂化钙钛矿化合物的无机层激子特征吸收峰分别位于428 nm(0-D)和431 nm(1-D)，无机层激子特征发射峰位于461 nm (0-D)和467 nm(1-D)。 由于甲基咪盐的特殊胺盐构型，我们选用甲基咪盐取代的吡啶作为有机阳离子配体来构筑基于溴化铅的杂化钙钛矿，分别为3-甲咪基吡啶和4-甲咪基吡啶。3-甲咪基吡啶与溴化铅在酸性条件下构筑未见文献报道的即共点又共边的Pb-Br八面体连成无机层网络的杂化结构(C6H13N3)PbBr4 (monoclinic, C2/c)。4-甲咪基吡啶与溴化铅在相同条件下构筑的是常见的(100)取向的杂化钙钛矿结构(C6H13N3)PbBr4(orthorhombic, Pbca)。通过两个不同的化合物在结构和光学性质上的对比，表明有机阳离子配体对无机层结构以及杂化钙钛矿材料光学性质的影响。 在氢溴酸溶液中，组胺与卤化铅自组装成(100)取向杂化钙钛矿(C5H10N3)PbBr4 (monoclinic, P21/c)，(C5H10N3)PbCl4 (monoclinic, P21/c)。得到由扭曲的共角八面体组成的钙钛矿片层。受有机配体空间位阻及氢键的影响，无机层发生一定的扭曲，从而导致激子吸收较(分别位于419 nm，339 nm)线形脂肪胺有一定程度的红移。荧光光谱中存在基于溴化铅，氯化铅杂化钙钛矿激子的特征发射峰。另外作为比较，另一个复杂的有机胺3-氨基-1,2,4-三唑，在同样的条件下与PbBr2进行组装得到的是无机组分为一曲折的链状一维结构的杂化结构(C2H2N4)PbBr3 (orthorhombic, Pna21)。 线形的二咪唑配体2,2΄-(二咪唑基-甲基)苯和4,4΄-(二咪唑基-甲基)对联苯，由于其空间位阻与氢键的影响，与卤化铅的组装得到链状骨架。2,2΄-(二咪唑基-甲基)苯与氯化铅构筑的无机骨架是由共边铅氯三角锥连成的一维链状结构(C7H8N2)PbCl3 (triclinic, P-1)；与溴化铅形成类似交替排布的层状结构(C7H8N2)PbBr3 (triclinic, P-1)。4,4΄-(二咪唑基-甲基)对联苯构筑的氯化铅骨架为新奇的由共点的铅氯四方锥组成的类隧道形链(C20H21N4)Pb2Cl6•H2O (triclinic, P-1)；构筑的溴化铅骨架为由共边的铅溴八面体组成的双链(C20H21N4)Pb2Br6 (monoclinic, C2/c)。形成配合物的发光为配体本身的π-π*跃迁发光。 所合成的杂化钙钛矿材料都具有较好的成膜性，利用简单的旋涂法即可得到质量较好的薄膜材料，有利于对其进行光电研究。

软电离质谱在蛋白质组分析和生物活性分子表征中的应用

随着软电离技术的发展，特别是基质辅助激光解析（MALDI）和电喷雾（ESI）两种软电离技术的出现，使质谱分析生物大分子成为可能，将质谱的应用范围迅速扩展到生命科学的诸多研究领域，特别是成为了蛋白质组分析，医学诊断，药物分析等领域不可替代的新工具。首先，采用凝胶电泳与傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）的高分辨率和高质量精确度性能相结合的新方法，对不同肺病患者的支气管肺泡灌洗液进行了快速直接的蛋白质组分析，为肺疾病诊断学、肺病相关机理的研究以及高分辨质谱在蛋白质组分析中的应用奠定了基础。一维（1-D）和二维（2-D）凝胶电泳与高分辨FT-ICR MS相结合，对慢性支气管炎（cblonic broncnitis，CB）和囊泡纤维化（cystic fibrosis，CF）患者的支气管肺泡灌洗液（BALF）中表面蛋白A和D进行了鉴定；并对表面蛋白的翻译后修饰（hydroxy-prollne）进行了直接的确定；对来自于不同肺泡蛋白沉积症（PAP）患者的BALF中的特异性蛋白进行了鉴定，鉴定出表面蛋白A的两个降解片段，为研究与肺病相关的SP-A降解产物的可能降解途径提供了初步的信息。证实了FT-ICR MS的高分辨率和高质量精确度在蛋白质的鉴定过程中的突出作用：（i）利用单个多肤的精确质量，可以避免依赖离子的串联质谱数据进行蛋白质鉴定，即无需对谱图中的离子进行串联质谱分析，就可实现蛋白质或蛋白质混合物的快速、确切的鉴定；（ii）在数据库检索中应用很小的误差范围可以大大提高蛋白质鉴定时的选择性；（iii）通过来自于微量蛋白质的少量肤峰就可以进行蛋白质的准确鉴定。通过MALDI/EST FT-ICR MS、园二色谱（CD）和H／D交换实验（hydrogedeuteriuln exchange）对一系列人SP-C及其类似物进行了表征。证实了溶液相中FFI-SP-C和rh-SP-C的非共价二聚体的存在；研究了人SP-C在有机溶剂中的构象变化和聚集行为，为探讨肺病相关机理奠定了基础。其次，以电喷雾多级串联质谱为研究手段，对部分生物类黄酮及其络合物进行系统的质谱研究，发现二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物在电喷雾条件负离子模式下具有不同的特征质谱行为，为质谱区分这两类化合物提供了重要的依据；黄酮金属络合物的研究中，四种二价过渡金属（Cu（II），Zn，Mn（II）和Fe（II））与芸香普均可以形成络合物，探讨了芸香普一铜络合物软电离条件下的碎裂机理，并利用多级串联质谱数据探讨了络合物C和D的结构，为质谱方法探讨金属清除疾病相关自由基的机理以及提高金属的生物利用度奠定了基础。

虎眼万年青化学成分及抗癌药与DNA相互作用的电喷雾质谱研究

首先，对虎眼万年青中化学成分进行了分离提取研究，采用柱层析和薄层层析等方法，并利用电喷雾质谱技术跟踪洗脱流分，首次从虎眼万年青氯仿提取物中分离得到两个新化合物。其一为单菇内酷loliolide，通过FT－ICRMS高分辨质谱、IR和NMR等手段对其结构进行了确定，并通过IHNMR和旋光法确定了其绝对构型。此外，还利用电喷雾多级串联质谱（ESI一MSn）技术对其质谱裂解规律进行了系统研究，其分析结果与NMR解析结果完全一致，建立了该类化合物结构解析的简便、快速的质谱新方法；另一化合物为生物碱类化合物，采用电喷雾多级串联质谱技术对其质谱裂解规律进行了详细研究，并对其结构进行了初步推断，进一步的NMR结构确定正在进行中。其次，对虎眼万年青多糖成分进行了分离提取研究，并结合体外抑瘤活性评价实验，确定了两种具有抑瘤生物活性的多糖成分OC一2一1一c和OC一2一卜d。并通过SDS凝胶电泳和糖基组成分析，初步证明了虎眼万年青中的活性多糖成分为阿拉伯半乳糖蛋白（AGPs），为进一步研究虎眼万年青抗肿瘤活性提供了基础数据和理论指导。此外，还对虎眼万年青中的微量元素及其溶出率进行了初步的研究，研究结果表明，其水煎液中Cu/Zn比值明显低于癌症患者血清中的Cu/Zn比值，因此，虎眼万年青可能有助于调节癌症患者体内的Cu、Zn平衡，从而达到抗癌目的；而虎眼万年青中Se、Ge含量很低，不能作为两种微量元素的药用来源。为了进一步研究抗癌药物的作用机理，我们采用电喷雾质谱技术，对三种临床疗效较好的抗癌药物与DNA相互作用进行了系统的研究，确定了复合物的化学计量比及其结合的特异性，并利用竞争实验方法，研究了抗癌药物的相对结合强度。质谱实验结果与液相行为完全一致，其中抗癌药物米托葱醒为首次利用质谱进行研究。最后，采用电喷雾质谱技术，对硝酸盐离子簇合物进行了详细研究，发现了双电荷簇合物离子，并且在离子簇合物中还发现了魔数规律的存在。利用电喷雾多级串联质谱技术，研究了双电荷簇合物离子的质谱裂解规律，并对其稳定性进行了分析。此外，还讨论了溶液浓度和毛细管温度对离子簇合物形成的影响规律。

新型有机锗化合物的合成、抗癌活性及其与DNA的相互作用研究

有机锗化合物具有广谱抗癌活性和低毒副作用，有关它们的合成、生物活性及应用研究引起了医药界和化学界的兴趣。但由于未注重有机基团的相关性，忽略了分子整体对抗癌作用的影响，至今尚未出现临床应用的高效低毒的有机绪抗癌新药，分子结构与抗癌活性关系及抗癌作用机理仍不清楚。因此，继续合成新型且具有结构可比性的有机锗抗癌活性化合物，研究药物与生物大分子DNA的相互作用、揭示有机锗化合物的结构与抗癌作用关系，具有重要的理论意义和应用价值。为此，本论文就以下几个方面开展了研究工作。1、合成了4种有机锗二元杂环化合物一有机锗喳琳醋和有机锗蔡酚醋化合物。根据它们的光谱性质讨论了其结构特征，该类化合物具有与Ge-132类似的空间结构，即具有-Ge-O-Ge-O-聚合网络大环结构。由于保留了有机锗倍半氧化物的基本结构，同时引入了能够与DNA有强烈相互作用的蔡酚和喳琳基团，可能会产生协同效应，使新化合物具有较强的抗癌活性和较好的选择性。2、在保留有机锗倍半氧化物的基本结构的基础上，引入了本身具有抗癌活性和光谱学性质，并且能够与DNA有相互作用的葱、葱醒、菲、荀、荀酮等三环有机基团，合成了16种未见报道的有机锗三元杂环化合物。以葱环为代表的杂环化合物，例如氮杂葱醌及氮杂葱并吡唑类化合物，作为重要的抗癌活性化合物，引起了药学界的极大兴趣。我们合成的新化合物，既保留了有机锗倍半氧化物的基本结构，又引入了葱环类化合物，进而使新化合物具有较强的抗癌活性和选择识别性。3、选择了8个药物小分子，分别应用UV-Vis、热变性（Melting）、荧光光I新型有机锗化合物的合成、抗癌活性及其与DNA的相互作用研究谱变化、粘度测定等方法，研究它们与3种DNA，即小牛胸腺DNA（CT－DNA）和2种人I合成的寡聚核昔酸［22一merspoly（dA·d劝和22一merspoly（dG·dC）］的相互作用。发现与DNA作用后，这些化合物的紫外吸收光谱均发生减色效应和红移现象，它们能使3种DNA的热变性温度（几）升高，粘度增加，说明化合物是以插入方式与DNA结合的。应用荧光滴定方法，求得了新化合物与DNA的结合常数，场在1护一105M一l范围内，属中等强度结合。进一步研究发现它们是以1：2（小分子／碱基对）的计量比与DNA碱基结合的。4、2种有机锗菲醋化合物（G一1、G一2）与DNA结合后，紫外吸收光谱产生减色效应和兰移现象以及荧光淬灭，对DNA的粘度基本无影响，它们是以沟槽结合方式与DNA发生作用的。发现G-1和G-2不仅能够增加三链DNA-Polv（dA·ZdT油的稳定性，并且能够促进Poly（dA．ZdT）22的形成。这一结果说明，某些结构的有机锗化合物可能以这种作用机理发挥抗癌作用，同时可以作为潜在的三链DNA稳定剂。5、研究了部分新合成的有机锗化合物（GK－1，GK-2，GN-1，GN-2，EK-1，EK-2，D-1，D-2，G-，G-2）对PC一3M和K562癌细胞的作用。GK-1，GK-2能够显著抑"制PC一3M细胞的增值，而且对细胞形态也产生了严重影响，显示了明显的细胞毒作用。流式细胞实验结果表明EK类化合物对PC-3M细胞周期有很大影响，发现对细胞增值的抑制作用发生在S期，即细胞内DNA合成期，细胞实验的结果也进一步验证了药物与DNA相互作用的事实。GN-1，GN-2，EK-1，EK-2，D-1，D-2，G-和G一2对K562细胞表现了较强的抑制作用，尤其GN-1和GN-2，效果更为明显，说明分子内有机锗链和其它基团的协向作用增强了整体化合物的生物学作用。6、有机锗二元杂环化合物与DNA的结合常数和体外抗癌活性明显高于有机锗三元杂环化合物，结合强度和抗癌活性之间呈现线形相关性。有机链中甲基的存在不利于有机锗二元杂环化合物与DNA的作用，同时降低了抗癌活性，而同样甲基的存在有利于有机锗三元杂环化合物与DNA的相互作用和抗癌功能的发挥。

对金属稀土金属有机配合物的合成、结构及催化性质研究

合成出三类18种双金属稀土金属有机配合物：第一类：Ln-Li双金属π－烯丙基稀土配合物－LiLn(π-C_3H_5)_4 nD(Ln=La、Tb, n=3; Ln=Y、Dy, n=2.5; Ln=Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Er, n=2; D=二氧六环）。第二类：Ln-Mg双金属π－烯丙基稀土配合物-(π-C_3H_5)_2CnCl_5Mg_2(tmed)_2 (Ln=Ce、Nd)和(π-C_4H_7)_2LnCl_5Mg_2(tmed)_2 (Ln=La、Ce、Nd; C_4H_7=i-C_4H_7)。第三类：Ln-Al双金属配合物－[(CF_3CO_2)_3LnHAlR_2·2THF]_2 (Ln=Y、Nd, R=i-Bu; Ln=Eu, R=Et)。用四园X－ray衍射仪在低温下测定了LiCe(π-C_3H_5)_4·4D、[(CF_3CO_2)_3YHAl(i-Bu)_2 2THF]_2、[(CF_3CO_2)_3NdHAl(i-Bu)_2 2THF]_2和[(CF_3CO_2)_3EuHAlEt_2·2THF]_2的晶体结构。对[(CF_3CO_2)_3YHAl(i-Bu)_2·2THF]_2和LiLn(π-C_3H_5)_4 nD类配合物进行了较详细的NMR研究。二维C－H相关NMR谱表明在[(CF_3CO_2)_3YHAl(i-Bu)_2·2THF]_2配合物中6个CF_3CO_2~-有2个羰基的C与H成键，该结果解释了Ln-Al双金属配合物中相应羰基的非平面结构现象。研究表明LiLn(π-CC_3H_5)_4·nD可催化异戊二烯和苯乙烯均聚合；不同配合物中均以Y配合物的活性为最高。(π-C_3H_5)_2CeCl_5Mg_2(tmed)_2对异戊二烯、丁二烯、苯乙烯以及甲基丙烯酸甲酯（MMA）的聚合有较低的催化活性；(π-C_4H_7)_2LnCl_5Mg_2(tmed)_2也对苯乙烯和异戊二烯的聚合有一定的催化活性。分别以LiCe(π-C_3H_5)_4·4D和(π-C_3H_5)_2CeCl_5Mg_2(tmed)_2作为稀土配位催化剂的模型配合物，研究了其催化所得聚异戊二烯的端基结构。表明聚合物均具有烯丙基端基(-CH_2-CH=CH_2)。证明单体在Ce~(3+)和π－烯丙基之间发生了插入反应，聚合按π－烯丙基机理进行。该结果首次为稀土配位催化共轭双烯烃聚合的活性链端π－烯丙基机理提供了直接的实验证据。(π-C_3H_5)_2CeCl_5Mg_2(tmed)_2-Al(i-Bu)_3(Al/Ce(摩尔比)=4))体系对异戊二烯的聚合具有较高的催化活性，所得聚合物仍具有－CH_3-CH=CH_2端基，而没有i-Bu端基。该结果又一次为上述π-烯丙基机理提供了直接的实验证据。发现Ln(CF_3CO_2)_3-AlEt_3体系可催化THF开环聚合。首次实现稀土催化THF开环聚合。研究了Y(CF_3CO_2)_3-HAl(i-Bu)_2-ECH（环氧氯丙烷）体系催化THF开环聚合法性及聚合机理。讨论了各种聚合条件对该体系催化活性的影响。研究了[(CF_3Co_2)YHAl(i-Bu)_2·2THF]_2在ECH存在下催化THF聚合活性并认为该双金属配合物为Y(CF_3CO_2)_3-HAl(i-Bu)_2-ECH体系的活性体。[(CF_3CO_2)_3YHA(i-Bu)_2·2THF]_2和[(CF_3CO_2)_3EuHAlEt_2·2THF]_2均可催化ECH和MMA聚合，所得PMMA的间同(rr)含量可达76.5％。

掺杂Ce~(3+)的碱土氟化物功能材料的研究

Ce~(3+)是唯一d→f跃迁发光的三价稀土离子，4f层上只有一个电子，特征发射为d→~2F_(7/2)和d→~2F_(5/2)跃迁的两宽带，而d带受晶体场和共价性的影响较大，随基质类型和结构的不同，其d带下限上下移动，发光颜色便可以从紫外变成红色。另外，由于Ce~(3+)的发射光谱具有较宽的能量分布，因此，它又是一种良好的敏化剂。除此之外，由于Ce~(3+)具有较短的衰减时间(ns级)和超短余辉特性，所以Ce~(3+)激活的碱土氟化物和纯CeF_3又可望成为一种新型的无机闪烁体材料。过去，人们已对Ce~(3+)在不同类型的基质中的光谱性质和与其它离子间的能量传递现象进行了大量的研究，从中探讨了各种化学环境对Ce~(3+)的光谱特性的影响规律，并开发了一些新的功能材料，并在发光材料、超短余辉材料方面得到了应用，为了进一步探寻Ce~(3+)激活的物质在固体可调谐激光材料，闪烁体材料以及其它功能材料方面的潜在应用，进一步探索化学因素对Ce~(3+)的光谱特征的影响规律，我们选择碱土氟化物及复合氟化物作基质进行了研究。运用高温固相扩散反应用的方法合成了一系列掺杂不同浓度的Ce~(3+)的碱土氟化物及复合氟化物粉末样品，用stockbarger法生长了CaF_2:xCeF_3、CeF_3、KMgF_3Ce~(3+)、BaMgF_4:xCe~(3+)等单晶，探索了各自的生长工艺和条件，用X－射线粉末衍射仪及X－射线四园衍射仪分别对粉末样品及单晶的结构进行了检测，并运用不同激发源的荧光光谱仪测定了各样品的激发和发射光谱。在一系列碱土氟化物复合氟化物基质中着重研究了晶体场和共价性对Ce~(3+)的光谱性质的影响，指出了Ce~(3+)的发射峰值与取代阳离子，邻位阳离子的离子半径和电负性大小的关系；系统地研究了碱土氟化物及复合氟化物中Ce~(3+)的电荷补偿途径与发射中心的关系问题，明确指出：氟化物及复合氟化物基质中极易自发混入O~(2-)，充当电荷补偿剂，形成相对于Ce_F中心的发射峰位红移的新的发射中心，即“Ce-O”中心。在CaF_2:xCe~(3+)系列粉末样品中，通过对其光谱性质的研究发现了三种发射中心“Ce-F”、“Ce-O”中心和V_k色心，探讨了三者的转化规律，并证明了三种发射中心的产生都是不同的电荷补偿途径所致，且探讨了不同阳离子电荷补偿剂对 Ce~(3+)的光谱影响情况，指出了与Ce~(3+)半径相近的Na补偿效果最好。同时，我们还研究了CaF-2基质中Ce~(3+)的两发射中心（“Ce-F”、“Ce-O” ）与Tb~(3+)之间的能量传递现象，发现能量传递的效果及方向皆有一定的区别。在KMgF_3:Ce~(3+)中，通过单晶的生长，并用X－射线四园衍射仪的检测及光谱化学的方法，研究了Ce~(3+)在KMgF_3中的取代格位，推测Ce~(3+)只能占据KMgF_3中K~+的格位。在BaMgF_4:xCe~(3+)中，系统研究了合成温度，Ce~(3+)的掺杂浓度对其结构与光谱性能的影响情况，指出：不同的发射峰不是Ce~(3+)所占据的格位不同所致，而是不同的电荷补偿途径所导致的。合成温度和掺杂浓度越高，越有利于Ce_O中心的形成。通过研究CaF_2:Ce~(3+)单晶的γ辐照效应，我们发现：辐照剂量增加至一定的时候，在465nm处出现一新的发射带峰，且与原来固有的385nm处的发射带峰的强度比的对数随辐照剂量的增加而线性增加，重复性好，且恢复性能好。这为CaF_2:Ce~(3+)单晶作为一种大剂量的γ辐照剂量元件提供了一定的实验依据和可能性。另外，我们还研究了CaF_3, BaF_2:xCe~(3+)单晶的光谱性能与闪烁性能，丰富了这方面已有的实验数据，进一步证明了CeF_3具有快速闪烁性能；BaF_2:xCe~(3+)单晶与纯BaF_2相比，BaF_2本身的快、慢成份皆消失，而产生Ce~(3+)自身的5d→4f跃迁发射，其主导衰减时间与Ce~(3+)的浓度有关，即反比关系。BaF_2:Ce~(3+)闪烁体可望得到应用。

天然免疫相关分子的进化

本论文结合功能研究和进化遗传学方法对动物天然免疫（innate immunity）相关分子的进化历程进行深入研究。受体对病原微生物的识别是天然免疫系统发挥功能的基础。作为模式识别受体（pattern recognition receptor, PRR），果蝇肽聚糖识别蛋白SD（PGRP-SD）在识别革兰氏阳性细菌的过程中发挥了重要作用。针对已有的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）群体数据，我们发现PGRP-SD在群体中存在2类高频的等位基因（分别为等位基因1和等位基因2）。以D. simulans为外群，我们追溯了黑腹果蝇2类等位基因上氨基酸的变化。这些氨基酸的结构特征和在蛋白质上所处的位置提示这2类等位基因在功能方面可能存在分化。通过功能研究的方法，我们发现在黑腹果蝇中该基因功能方面发生了显著的变化。等位基因2在有微生物时能激活天然免疫反应，但等位基因1的转基因果蝇成虫只要有外伤即便没有微生物的情况下即能激发天然免疫反应，而带有等位基因2果蝇成虫则不具有该功能。这一结果提示我们，发生在该等位基因上的氨基酸变化导致了其识别功能的变化。与推导的祖先基因相比，等位基因1发生了一个氨基酸的变化，因此导致其功能从识别细菌细胞壁组分肽聚糖转变为一未知的自身组分，即从病原相关分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP）识别受体转变为损伤相关识别模式（damage-associated molecular pattern, DAMP）识别受体。通过这一功能变化， 果蝇成虫可以通过仅识别自身损伤即可激活相应的免疫反应，对后续可能侵入的微生物进行杀伤。已有研究结果显示，微生物在进化过程中已经形成针对DAMP和PAMP规避策略。上述2类等位基因的同时存在能使黑腹果蝇同时具备两个机制，更加充分地抵抗病原微生物的入侵。结合功能研究和针对自然群体的群体遗传学分析，我们认为在黑腹果蝇群体中以高频共存的2类PGRP-SD等位基因可能可能受到了平衡选择（balancing selection）作用。上述工作主要研究了天然免疫系统识别受体的进化。而本论文的另一部分则主要针对天然免疫系统的效应分子（effector）进行了研究。作为重要的效应分子，抗菌肽在杀菌方面发挥着最为直接的作用。因此，研究抗菌肽的进化对于探索天然免疫系统的进化具有重要意义。本研究以两栖类动物大蹼铃蟾抗菌肽基因家族为例，通过对分别来自2个大蹼铃蟾个体的皮肤cDNA文库进行测序，我们鉴别出56个不同的抗菌肽cDNA序列。每一个cDNA均编码2个不同的抗菌肽，maximin 和maximin H。基于针对这些cDNA序列的分析，我们发现2类抗菌肽编码序列的非同义替代率均高于同义替代率，呈现高度分化的特征。但是，在信号肽和其它非抗菌肽编码区域并没有发现这种情况。这一结果提示抗菌肽可能受到超显性选择（overdominent selection, 即平衡选择）的影响。同时，我们分别从皮肤和肝脏克隆基因了7个抗菌肽的基因组编码序列并进行了测序。这些从不同组织获得的抗菌肽在各个编码序列中均存在序列的差异的同时呈现了相同的结构。这一结果提示不同抗菌肽间的差异不太可能来自于体细胞突变而是快速序列进化的结果。通过构建来自于同一个体的抗菌肽的不同编码区的基因树，我们发现结构域重排（domain shuffling）和/或基因转换（gene conversion）在这些抗菌肽的进化历程中发挥作用。

AlGaInAs-InPMicrocylinder Lasers Connected With an Output Waveguide

AlGaInAs-InPmicrocylinder lasers connected with an output waveguide are fabricated by planar technology. Room-temperature continuous-wave operation with a threshold current of 8 mA is realized for a microcylinder laser with the radius of 10 mu m and the output waveguide width of 2 mu m. The mode Q-factor of 1.2 x 10(4) is measured from the laser spectrum at the threshold. Coupled mode characteristics are analyzed by 2-D finite-difference time-domain simulation and the analytical solution of whispering-gallery modes. The calculated mode Q-factors of coupled modes are in the same order as the measured value.

FET ACTIVE SLOTLINE NOTCH ANTENNAS FOR QUASI-OPTICAL POWER COMBINING

A new active antenna structure with applications in quasi-optical power combining is described. The active antenna combines a slotline FET oscillator with a notch antenna. The new structure was successfully used to create both E-plane and H-plane linear arrays as well as a 2-D array. Preliminary results of radiation patterns and the power combining efficiencies of the arrays are discussed.

Multimode Interference Couplers with Different Background Refractive Index *

A novel structure of MMI coupler with different background refractive index has been designed. With stronger optical confinement in multimode waveguides, more guided modes are excited to improve imaging quality. Two-dimensional finite difference beam propagation method (2-D FDBPM) was used to simulate this new structure and had proven that its imaging quality, in terms of power uniformity and excess loss, is much better than conventional structure. This structure can be applied in SOI rib waveguides by deep etching method.

脲酶抑制剂NBPT在土壤中的吸附和降解

含脲酶抑制剂的肥料作为缓/控释肥料在提高养分利用率和减少环境污染方面明显优于普通化学肥料，已成为世界肥料研究和应用的热点。大量实验显示，NBPT和PPD提高尿素或硝铵尿素（UAN）的利用率很有潜力。NBPT，N-丁基硫代磷酰三胺，是目前最有效的脲酶抑制剂之一。本论文借助高效液相色谱仪对NBPT在我国不同气候带五种土壤中的降解及在土壤环境中影响其降解因子进行了研究，并摸索了色谱条件：在流动相为甲醇+去离子水50+50(V:V)，流速为0.3 mlmin-1时，紫外检测器，检测波长为195 nm时，回收率达到82.8%~101%。变异系数为1.1%~4.85%。相关系数为r=0.9994，回归方程为y=43266.6x-1124.51。结果表明：NBPT在偏酸的江西红壤和湖北黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在辽宁棕壤和江苏黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；在吉林黑土中降解半衰期为8.2 d。 在未灭菌的土壤中，NBPT的半衰期为4.8～7.6 d，远远小于在灭菌土壤中22.4 d的半衰期；NBPT在偏酸的江西红壤和江苏黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在棕壤和黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；随着环境温度增高(2O℃上升至3O℃)，NBPT降解速度略有提升(半衰期由7.6 d缩短至6.5 d)；NBPT在黑暗条件下降解半衰期为4.5 d，而在光照条件下的半衰期为5.9 d。可见，几种试验因子对土壤中NBPT的降解均有不同程度的影响。其中土壤微生物是影响NBPT降解的主要因素，有利于土壤中微生物生长的环境因素，如偏酸的土壤、较高的环境温度，对土壤中NBPT的降解有促进作用,而葡萄糖则可能因为增加了土壤颗粒的团聚性，增加了土壤对NBPT的吸附而抑制了NBPT的降解。